WO2016082982A1 - Direct injection gas injector with an elastomer seal - Google Patents

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WO2016082982A1
WO2016082982A1 PCT/EP2015/072300 EP2015072300W WO2016082982A1 WO 2016082982 A1 WO2016082982 A1 WO 2016082982A1 EP 2015072300 W EP2015072300 W EP 2015072300W WO 2016082982 A1 WO2016082982 A1 WO 2016082982A1
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sealing seat
gas injector
sealing
seat
combustion chamber
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PCT/EP2015/072300
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Friedrich Moser
Guenther Hohl
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a direct-injection gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine with an elastomeric seal.
  • gaseous fuels such as e.g. Natural gas or hydrogen
  • gas injectors In addition to liquid fuels, gaseous fuels, such as e.g. Natural gas or hydrogen, used.
  • gas injectors One problem with such gas injectors is the sealing, especially in the case of gas injectors directly injecting directly onto the combustion chamber.
  • a suitable sealing material in this case would be, for example, an elastomer, which, however, has hitherto not been used because of its limited temperature resistance and a high susceptibility to wear for direct-injection gas injectors.
  • the good sealing properties of the elastomer and its excellent damping properties during the closing process are advantageous. It would therefore be desirable to have a
  • Elastomer seals can be used.
  • the direct injection gas injector according to the invention for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine having the features of claim 1 has the advantage that an elastomeric seal can be used in spite of the high heat load through the direct injection.
  • a valve closing element for releasing and closing a passage opening has a first sealing seat and a second sealing seat.
  • the first sealing seat is provided between the valve closing element and a valve body, wherein the first sealing seat is a metallic sealing seat with two metallic sealing partners.
  • the second sealing seat is provided between the valve closing element and a stationary component, wherein the second sealing seat comprises at least one elastomeric seal.
  • the first sealing seat is arranged closer to the combustion chamber than the second sealing seat.
  • the second sealing seat comprising the elastomeric material can be arranged somewhat remote from the combustion chamber, so that the temperature load for the second sealing seat is markedly lower.
  • both the first sealing seat which is designed as a metallic sealing seat, and the second sealing seat, which the
  • Elastomeric seal comprises, each separately optimized and designed for the respective purposes.
  • the stationary component, on which the second sealing seat is provided a guide member for guiding the valve closing element.
  • a guide of the valve closing element is possible by the guide element.
  • a first diameter at the first sealing seat is equal to or smaller than a second diameter at the second sealing seat. Due to the
  • Opening cross sections are provided during the opening of the gas injector to realize the shortest possible opening times. So that the gas injector has the smallest possible stroke, according to the invention now a
  • Diameter of the first sealing seat equal to or smaller than a diameter of the second sealing seat.
  • the second sealing seat is preferably a flat seat.
  • the first sealing seat is preferably a tapered sealing seat, in particular a conical sealing seat.
  • the second sealing seat may be a tapered sealing seat, for example, a conical sealing seat. More preferably, a distance between the first sealing seat and the second sealing seat in the axial direction of the gas injector is selected such that the first
  • Sealing seat provides a stop for the second sealing seat comprising the elastomeric seal. This will overuse the
  • Elastomeric gasket prevents the closing of the gas injector
  • the gas injector further comprises a cooling ring, which is connected to the valve body and in contact with a cylinder head, in which the
  • Gas injector is mounted. In this way, a heat conduction between the valve body and the cylinder head via the cooling ring can be made possible.
  • the cooling ring is preferably made of a metallic material, in particular of a soft metallic material. According to the invention, this is a non-hardened material under a soft metallic material
  • the cooling ring on a inner circumference and / or on an outer circumference profiling, in particular a tooth profile, on.
  • the cooling ring can be easily deformed, so that, for example, existing manufacturing tolerances can be compensated.
  • the cooling ring is preferably a corrugated spring, which is also capable of existing
  • the cooling ring is formed as a ring slotted in the axial direction, whereby the assembly is significantly facilitated.
  • the present invention relates to an internal combustion engine, comprising a combustion chamber and a gas injector according to the invention, wherein the
  • Gas injector is arranged directly on the combustion chamber to inject gaseous fuel directly into the combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a gas injector according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a gas injector according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic partial sectional view of one in FIG. 2
  • Figure 4 is a schematic partial sectional view of an alternative
  • Cooling ring
  • the gas injector 1 comprises a
  • Valve closure element 2 which is a valve needle in this embodiment.
  • the valve closing element 2 releases a passage opening 3 and closes it.
  • FIG. 1 shows the closed state of the
  • Gas injector which is an outwardly opening injector.
  • Valve closure member 2 is actuated by an actuator (not shown), e.g. a piezoelectric actuator or a magnetic actuator, actuated.
  • an actuator e.g. a piezoelectric actuator or a magnetic actuator, actuated.
  • the gas injector 1 comprises a first sealing seat 4 and a second sealing seat 5.
  • the first sealing seat 4 is a metal sealing seat, that is, the two sealing partners are made of a metallic material.
  • the first sealing seat 4 is provided between the valve closing element 2 and a valve body 6. In this case, the first sealing seat 4 is a conical sealing seat (cf., FIG. 1).
  • Valve closure element 2 is opening to the outside, which is indicated in Figure 1 by the arrow A.
  • the second sealing seat 5 is arranged farther away from the combustion chamber 9 than the first sealing seat 4 in the axial direction XX of the gas injector (see FIG.
  • the second sealing seat 5 comprises an elastomeric seal 8.
  • the second sealing seat 5 is between a seat support 16 fixedly connected to the valve closing element 2 and a stationary component, which is a guide component 7 for the
  • Valve closing element 2 is formed.
  • the elastomer seal 8 is in the
  • Seat support 16 is arranged in a correspondingly formed groove in the seat support. It should be noted that the seat support 16 is fixedly connected to the valve closing element 2 by means of a first welded connection 17. Instead of the separate
  • Seat support 16 could also be the valve closure member 2 formed in a corresponding geometric shape, which, however, would significantly increase the cost of valve closure element 2 for manufacturing reasons.
  • the guide member 7 is fixedly connected via a second welded joint 18 with the valve body 6. Thus, the guide member 7 is also stationary, as the valve body 6. In the guide member 7 a plurality of through holes 70 are provided to the fuel in the direction of the tip of the
  • the valve body 6 is connected via a third welded joint 20 with a valve sleeve 14.
  • a valve sleeve 14 On the valve sleeve 14, a recess 114 for receiving a sealing ring 15 is provided which seals between the valve sleeve 14 and the cylinder head 1 1.
  • the sealing ring 15 is made of Teflon, for example.
  • annular space 19 is provided between the seat support 16 and the valve body 6.
  • a volume of the space 19 is chosen as small as possible.
  • a first diameter D1 of the first sealing seat 4 is smaller than a second diameter D2 of the second sealing seat 5.
  • the gas injector 1 requires a smaller stroke for complete opening in order to release a predetermined opening cross section.
  • first sealing seat 4 which is formed as a metal-metal sealing seat, provided such that the first sealing seat 4 is a stop for the Elastomeric seal 8 provides, so that the elastomeric seal 8 at
  • the elastomer seal 8 seals the gaseous fuel securely against the combustion chamber 9 at the second sealing seat 5 in relation to the guide component 7. Since the volume of the space 19 is chosen as small as possible, and gaseous fuel, which after the
  • the second sealing seat 5 is in this embodiment as a flat seat
  • the second seal seat 5 may be formed as a tapered seal seat, for example, a conical seal seat like the first seal seat 4.
  • a stop for the second sealing seat can then be provided separately, for example, on the guide component 7.
  • a thermal load of the second sealing seat 5 and in particular the elastomeric seal 8 is significantly reduced, since the second sealing seat 5 is arranged in the axial direction XX further away from the combustion chamber 9, as the first sealing seat 4.
  • the first sealing seat 4 is formed as a metallic sealing seat and protects the second sealing seat 5 also in the closed state before hot combustion chamber gases.
  • both the first sealing seat 4 and the second sealing seat 5 can be optimally designed individually and with regard to required requirements. In this case, the gas injector according to the invention can still be produced very inexpensively.
  • FIG. 2 shows a gas injector 1 according to a second embodiment of the invention, wherein the same or functionally identical parts with the same
  • the gas injector 1 of the second exemplary embodiment additionally comprises a cooling ring 12.
  • the cooling ring 12 is arranged between the valve body 6 and the cylinder head 11.
  • the heat sink 12 is in each case in direct contact on the one hand with the Valve body 6 and on the other hand with the cylinder head 11.
  • the valve body 12 is made of a metallic material and has a high thermal
  • FIG. 3 shows, in section, the cooling ring 12, which in each case has a tooth profile 21, 22 on an outer circumference and an inner circumference. This makes it possible that the cooling ring 12 is easily deformed, so that in particular diameter tolerances on the cylinder head 1 1 and / or on the valve body 6 can be compensated.
  • cooling ring 12 shown in Figure 4 is a wave spring, which alternately applies to the cylinder head 1 1 and the valve body 6.
  • cooling ring 12 regardless of its geometric configuration, as shown in Figures 3 and 4, respectively slotted in the axial direction, so that a simpler installation of the gas injector 1 in
  • Cylinder head 11 is possible.

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Abstract

The invention relates to a gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber (6) of an internal combustion engine, said gas injector comprising a valve closing element (2) for opening and closing a through-opening (3), a first sealing seat (4) which is between the valve closing element (2) and a valve body (6), said first sealing seat (4) being a metallic sealing seat with two metallic sealing partners, and a second sealing seat (5) is arranged between the valve closing element (2) and a stationary component (7), said second sealing seat (5) comprising at least one elastomer seal (8) as a sealing partner, said first sealing seat (4) being arranged closer to the combustion chamber (9) that the second sealing seat (5).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Direkteinblasender Gasinjektor mit Elastomerdichtung Stand der Technik  Direct injection gas injector with elastomer seal Prior art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen direkteinblasenden Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Elastomerdichtung. The present invention relates to a direct-injection gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine with an elastomeric seal.
Neben flüssigen Kraftstoffen werden im Kraftfahrzeugbereich in jüngster Zeit verstärkt auch gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff, verwendet. Ein Problemkreis bei derartigen Gasinjektoren ist die Abdichtung, insbesondere bei unmittelbar am Brennraum direkteinblasenden Gasinjektoren. Ein geeignetes Dichtungsmaterial wäre hierbei beispielsweise ein Elastomer, welcher jedoch aufgrund seiner begrenzten Temperaturbeständigkeit und einer hohen Verschleißanfälligkeit für direkteinblasende Gasinjektoren bisher nicht verwendet wird. Neben den guten Abdichtungseigenschaften des Elastomers sind auch seine hervorragenden Dämpfungseigenschaften während des Schließvorgangs vorteilhaft. Es wäre daher wünschenswert, einen In addition to liquid fuels, gaseous fuels, such as e.g. Natural gas or hydrogen, used. One problem with such gas injectors is the sealing, especially in the case of gas injectors directly injecting directly onto the combustion chamber. A suitable sealing material in this case would be, for example, an elastomer, which, however, has hitherto not been used because of its limited temperature resistance and a high susceptibility to wear for direct-injection gas injectors. In addition to the good sealing properties of the elastomer and its excellent damping properties during the closing process are advantageous. It would therefore be desirable to have a
direkteinblasenden Gasinjektor zu haben, bei welchem auch direct injection gas injector, in which also
Elastomerdichtungen verwendet werden können. Elastomer seals can be used.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Der erfindungsgemäße direkteinblasende Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Elastomerdichtung trotz der hohen Wärmebelastung durch die Direkteinblasung verwendet werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Ventilschließelement zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung einen ersten Dichtsitz und eine zweiten Dichtsitz aufweist. Der erste Dichtsitz ist zwischen dem Ventilschließelement und einem Ventilkörper vorgesehen, wobei der erste Dichtsitz ein metallischer Dichtsitz mit zwei metallischen Dichtpartnern ist. Der zweite Dichtsitz ist zwischen dem Ventilschließelement und einem ortsfesten Bauteil vorgesehen, wobei der zweite Dichtsitz wenigstens eine Elastomerdichtung umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei der erste Dichtsitz näher zum Brennraum als der zweite Dichtsitz angeordnet. Dadurch kann der das elastomere Material umfassende zweite Dichtsitz etwas entfernt vom Brennraum angeordnet werden, so dass die Temperaturbelastung für den zweiten Dichtsitz deutlich geringer ist. Weiterhin kann sowohl der erste Dichtsitz, welcher als metallischer Dichtsitz ausgebildet ist, als auch der zweite Dichtsitz, welcher dieThe direct injection gas injector according to the invention for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine having the features of claim 1 has the advantage that an elastomeric seal can be used in spite of the high heat load through the direct injection. This is inventively achieved in that a valve closing element for releasing and closing a passage opening has a first sealing seat and a second sealing seat. The first sealing seat is provided between the valve closing element and a valve body, wherein the first sealing seat is a metallic sealing seat with two metallic sealing partners. The second sealing seat is provided between the valve closing element and a stationary component, wherein the second sealing seat comprises at least one elastomeric seal. According to the invention, the first sealing seat is arranged closer to the combustion chamber than the second sealing seat. As a result, the second sealing seat comprising the elastomeric material can be arranged somewhat remote from the combustion chamber, so that the temperature load for the second sealing seat is markedly lower. Furthermore, both the first sealing seat, which is designed as a metallic sealing seat, and the second sealing seat, which the
Elastomerdichtung umfasst, jeweils getrennt optimiert werden und für die jeweiligen Einsatzzwecke ausgelegt werden. Elastomeric seal comprises, each separately optimized and designed for the respective purposes.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt ist das ortsfeste Bauteil, an welchem der zweite Dichtsitz vorgesehen ist, ein Führungsbauteil zum Führen des Ventilschließelements. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau des Gasinjektors realisiert werden. Ferner ist durch das Führungselement eine Führung des Ventilschließelements möglich. Alternativ ist das ortsfeste Bauteil, an welchem der zweite Dichtsitz ausgebildet ist, der Ventilkörper, an welchem auch der erste Dichtsitz vorgesehen ist. Preferably, the stationary component, on which the second sealing seat is provided, a guide member for guiding the valve closing element. As a result, a particularly compact design of the gas injector can be realized. Furthermore, a guide of the valve closing element is possible by the guide element. Alternatively, the stationary component on which the second sealing seat is formed, the valve body, on which also the first sealing seat is provided.
Weiter bevorzugt ist ein erster Durchmesser am ersten Dichtsitz gleich oder kleiner als ein zweiter Durchmesser am zweiten Dichtsitz. Aufgrund der More preferably, a first diameter at the first sealing seat is equal to or smaller than a second diameter at the second sealing seat. Due to the
Verwendung des gasförmigen Kraftstoffs müssen relativ große Use of the gaseous fuel must be relatively large
Öffnungsquerschnitte während des Öffnens des Gasinjektors bereitgestellt werden, um möglichst kurze Öffnungszeiten zu realisieren. Damit der Gasinjektor einen möglichst geringen Hub aufweist, ist erfindungsgemäß nun ein  Opening cross sections are provided during the opening of the gas injector to realize the shortest possible opening times. So that the gas injector has the smallest possible stroke, according to the invention now a
Durchmesser des ersten Dichtsitzes gleich oder kleiner als ein Durchmesser des zweiten Dichtsitzes. Diameter of the first sealing seat equal to or smaller than a diameter of the second sealing seat.
Um in Axialrichtung des Gasinjektors einen möglichst kleinbauenden Aufbau aufzuweisen, ist der zweite Dichtsitz vorzugsweise ein Flachsitz. Der erste Dichtsitz ist vorzugsweise ein sich verjüngender Dichtsitz, insbesondere ein kegelförmiger Dichtsitz. Alternativ kann auch der zweite Dichtsitz ein sich verjüngender Dichtsitz, z.B., ein kegelförmiger Dichtsitz, sein. Weiter bevorzugt ist ein Abstand zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz in Axialrichtung des Gasinjektors derart gewählt, dass der erste In order to have the smallest possible construction in the axial direction of the gas injector, the second sealing seat is preferably a flat seat. The first sealing seat is preferably a tapered sealing seat, in particular a conical sealing seat. Alternatively, the second sealing seat may be a tapered sealing seat, for example, a conical sealing seat. More preferably, a distance between the first sealing seat and the second sealing seat in the axial direction of the gas injector is selected such that the first
Dichtsitz einen Anschlag für den die Elastomerdichtung umfassenden zweiten Dichtsitz bereitstellt. Hierdurch wird eine Überbeanspruchung der Sealing seat provides a stop for the second sealing seat comprising the elastomeric seal. This will overuse the
Elastomerdichtung beim Schließen des Gasinjektors verhindert, um Elastomeric gasket prevents the closing of the gas injector
Beschädigungen der Elastomerdichtung zu vermeiden. Damage to the elastomer seal to avoid.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Gasinjektor ferner einen Kühlring, welcher mit dem Ventilkörper verbunden ist und in Kontakt mit einem Zylinderkopf ist, in welchem der According to another preferred embodiment of the present invention, the gas injector further comprises a cooling ring, which is connected to the valve body and in contact with a cylinder head, in which the
Gasinjektor montiert ist. Hierdurch kann eine Wärmeleitung zwischen dem Ventilkörper und dem Zylinderkopf über den Kühlring ermöglicht werden. Gas injector is mounted. In this way, a heat conduction between the valve body and the cylinder head via the cooling ring can be made possible.
Der Kühlring ist vorzugsweise aus einem metallischen Material hergestellt, insbesondere aus einem weichmetallischen Material. Erfindungsgemäß wird hierbei unter einem weichmetallischen Material ein nicht gehärtetes The cooling ring is preferably made of a metallic material, in particular of a soft metallic material. According to the invention, this is a non-hardened material under a soft metallic material
Metallmaterial verstanden. Understood metal material.
Weiter bevorzugt weist der Kühlring an einem Innenumfang und/oder an einem Außenumfang eine Profilierung, insbesondere ein Zahnprofil, auf. Hierdurch kann der Kühlring leichter verformt werden, so dass auch beispielsweise vorhandene Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Alternativ ist der Kühlring bevorzugt eine Wellfeder, welche ebenfalls in der Lage ist, vorhandene More preferably, the cooling ring on a inner circumference and / or on an outer circumference profiling, in particular a tooth profile, on. As a result, the cooling ring can be easily deformed, so that, for example, existing manufacturing tolerances can be compensated. Alternatively, the cooling ring is preferably a corrugated spring, which is also capable of existing
Toleranzen auszugleichen. Compensate for tolerances.
Besonders bevorzugt ist der Kühlring als in Axialrichtung geschlitzter Ring ausgebildet, wodurch die Montage signifikant erleichtert wird. Particularly preferably, the cooling ring is formed as a ring slotted in the axial direction, whereby the assembly is significantly facilitated.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum und einen erfindungsgemäßen Gasinjektor, wobei der Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine, comprising a combustion chamber and a gas injector according to the invention, wherein the
Gasinjektor unmittelbar am Brennraum angeordnet ist, um gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum einzublasen. Gas injector is arranged directly on the combustion chamber to inject gaseous fuel directly into the combustion chamber.
Zeichnung Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: drawing Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 shows a schematic sectional view of a gas injector according to a first embodiment of the invention,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, FIG. 2 shows a schematic sectional view of a gas injector according to a second exemplary embodiment of the invention,
Figur 3 eine schematische Teil-Schnittansicht eines in Figur 2 FIG. 3 shows a schematic partial sectional view of one in FIG. 2
verwendeten Kühlrings, und  used cooling ring, and
Figur 4 eine schematische Teil-Schnittansicht eines alternativen Figure 4 is a schematic partial sectional view of an alternative
Kühlrings.  Cooling ring.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Preferred embodiments of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 ein Gasinjektor 1 zum Hereinafter, with reference to Figure 1, a gas injector 1 for
Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum 9 einer Brennkraftmaschine im Detail beschrieben. Blowing a gaseous fuel directly into a combustion chamber 9 of an internal combustion engine described in detail.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor 1 ein As can be seen from FIG. 1, the gas injector 1 comprises a
Ventilschließelement 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine Ventilnadel ist. Das Ventilschließelement 2 gibt eine Durchgangsöffnung 3 frei und verschließt diese. Figur 1 zeigt dabei den geschlossenen Zustand des Valve closure element 2, which is a valve needle in this embodiment. The valve closing element 2 releases a passage opening 3 and closes it. FIG. 1 shows the closed state of the
Gasinjektors, welcher ein nach außen öffnender Injektor ist. Das Gas injector, which is an outwardly opening injector. The
Ventilschließelement 2 wird mittels eines Aktors (nicht gezeigt), z.B. eines Piezoaktors oder eines Magnetaktors, betätigt. Valve closure member 2 is actuated by an actuator (not shown), e.g. a piezoelectric actuator or a magnetic actuator, actuated.
Der Gasinjektor 1 umfasst einen ersten Dichtsitz 4 und einen zweiten Dichtsitz 5. Der erste Dichtsitz 4 ist ein metallischer Dichtsitz, d.h., die beiden Dichtpartner sind aus einem metallischen Material hergestellt. Der erste Dichtsitz 4 ist dabei zwischen dem Ventilschließelement 2 und einem Ventilkörper 6 vorgesehen. Dabei ist der erste Dichtsitz 4 ein konischer Dichtsitz (vgl. Figur 1). Das The gas injector 1 comprises a first sealing seat 4 and a second sealing seat 5. The first sealing seat 4 is a metal sealing seat, that is, the two sealing partners are made of a metallic material. The first sealing seat 4 is provided between the valve closing element 2 and a valve body 6. In this case, the first sealing seat 4 is a conical sealing seat (cf., FIG. 1). The
Ventilschließelement 2 ist nach außen öffnend, was in Figur 1 durch den Pfeil A angedeutet ist. Der zweite Dichtsitz 5 ist in Axialrichtung X-X des Gasinjektors weiter entfernt vom Brennraum 9 als der erste Dichtsitz 4 angeordnet (s. Figur 1). Der zweite Dichtsitz 5 umfasst eine Elastomerdichtung 8. Der zweite Dichtsitz 5 ist dabei zwischen einem mit dem Ventilschließelement 2 fest verbundenen Sitzträger 16 und einem ortsfesten Bauteil, welches ein Führungsbauteil 7 für das Valve closure element 2 is opening to the outside, which is indicated in Figure 1 by the arrow A. The second sealing seat 5 is arranged farther away from the combustion chamber 9 than the first sealing seat 4 in the axial direction XX of the gas injector (see FIG. The second sealing seat 5 comprises an elastomeric seal 8. The second sealing seat 5 is between a seat support 16 fixedly connected to the valve closing element 2 and a stationary component, which is a guide component 7 for the
Ventilschließelement 2 ist, gebildet. Die Elastomerdichtung 8 ist dabei im Valve closing element 2 is formed. The elastomer seal 8 is in the
Sitzträger 16 in einer entsprechend ausgebildeten Nut im Sitzträger angeordnet. Es sei angemerkt, dass der Sitzträger 16 mittels einer ersten Schweißverbindung 17 fest mit dem Ventilschließelement 2 verbunden ist. Statt des separatenSeat support 16 is arranged in a correspondingly formed groove in the seat support. It should be noted that the seat support 16 is fixedly connected to the valve closing element 2 by means of a first welded connection 17. Instead of the separate
Sitzträgers 16 könnte auch das Ventilschließelement 2 in einer entsprechenden geometrischen Form ausgebildet sein, was jedoch aus herstellungstechnischen Gründen das Ventilschließelement 2 deutlich verteuern würde. Seat support 16 could also be the valve closure member 2 formed in a corresponding geometric shape, which, however, would significantly increase the cost of valve closure element 2 for manufacturing reasons.
Das Führungsbauteil 7 ist über eine zweite Schweißverbindung 18 mit dem Ventilkörper 6 fest verbunden. Somit ist das Führungsbauteil 7 ebenfalls ortsfest, wie der Ventilkörper 6. Im Führungsbauteil 7 sind mehrere Durchgangsöffnungen 70 vorgesehen, um den Kraftstoff in Richtung zur Spitze des The guide member 7 is fixedly connected via a second welded joint 18 with the valve body 6. Thus, the guide member 7 is also stationary, as the valve body 6. In the guide member 7 a plurality of through holes 70 are provided to the fuel in the direction of the tip of the
Ventilschließelements 2 zu leiten. To guide valve closing element 2.
Der Ventilkörper 6 ist über eine dritte Schweißverbindung 20 mit einer Ventilhülse 14 verbunden. An der Ventilhülse 14 ist eine Ausnehmung 114 zur Aufnahme eines Dichtrings 15 vorgesehen, welcher zwischen der Ventilhülse 14 und dem Zylinderkopf 1 1 abdichtet. Der Dichtring 15 ist beispielsweise aus Teflon hergestellt. The valve body 6 is connected via a third welded joint 20 with a valve sleeve 14. On the valve sleeve 14, a recess 114 for receiving a sealing ring 15 is provided which seals between the valve sleeve 14 and the cylinder head 1 1. The sealing ring 15 is made of Teflon, for example.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist zwischen dem Sitzträger 16 und dem Ventilkörper 6 ein ringförmiger Raum 19 vorgesehen. Ein Volumen des Raums 19 ist möglichst klein gewählt. As further apparent from Figure 1, an annular space 19 is provided between the seat support 16 and the valve body 6. A volume of the space 19 is chosen as small as possible.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist ein erster Durchmesser D1 des ersten Dichtsitzes 4 kleiner als ein zweiter Durchmesser D2 des zweiten Dichtsitzes 5. Hierdurch benötigt der Gasinjektor 1 einen geringeren Hub zur vollständigen Öffnung, um einen vorbestimmten Öffnungsquerschnitt freizugeben. As further seen in FIG. 1, a first diameter D1 of the first sealing seat 4 is smaller than a second diameter D2 of the second sealing seat 5. As a result, the gas injector 1 requires a smaller stroke for complete opening in order to release a predetermined opening cross section.
Weiterhin ist der erste Dichtsitz 4, welcher als Metall-Metall-Dichtsitz ausgebildet ist, derart vorgesehen, dass der erste Dichtsitz 4 einen Anschlag für die Elastomerdichtung 8 bereitstellt, so dass die Elastomerdichtung 8 beim Furthermore, the first sealing seat 4, which is formed as a metal-metal sealing seat, provided such that the first sealing seat 4 is a stop for the Elastomeric seal 8 provides, so that the elastomeric seal 8 at
Schließen des Gasinjektors 1 nicht überbelastet wird. Closing the gas injector 1 is not overloaded.
Im geschlossenen Zustand dichtet somit die Elastomerdichtung 8 am zweiten Dichtsitz 5 gegenüber dem Führungsbauteil 7 den gasförmigen Kraftstoff sicher gegenüber dem Brennraum 9 ab. Da das Volumen des Raums 19 so klein wie möglich gewählt ist, kann auch gasförmiger Kraftstoff, welcher nach dem In the closed state, the elastomer seal 8 seals the gaseous fuel securely against the combustion chamber 9 at the second sealing seat 5 in relation to the guide component 7. Since the volume of the space 19 is chosen as small as possible, and gaseous fuel, which after the
Schließen sich noch im Raum 19 befindet, nur in geringer Menge durch den gegebenenfalls nicht vollständig dichtenden ersten Dichtsitz 4 in den Brennraum 9 eintreten. Close is still in the space 19, only a small amount through the possibly not completely sealed first sealing seat 4 into the combustion chamber 9 enter.
Der zweite Dichtsitz 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Flachsitz The second sealing seat 5 is in this embodiment as a flat seat
ausgebildet. Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse kann der zweite Dichtsitz 5 jedoch auch als sich verjüngender Dichtsitz, z.B., als konischer Dichtsitz wie der erste Dichtsitz 4, ausgebildet werden. Ein Anschlag für den zweiten Dichtsitz kann dann separat beispielsweise am Führungsbauteil 7 vorgesehen sein. educated. However, in order to improve the flow conditions, the second seal seat 5 may be formed as a tapered seal seat, for example, a conical seal seat like the first seal seat 4. A stop for the second sealing seat can then be provided separately, for example, on the guide component 7.
Erfindungsgemäß ist somit eine thermische Belastung des zweiten Dichtsitzes 5 und insbesondere der Elastomerdichtung 8 signifikant reduziert, da der zweite Dichtsitz 5 in Axialrichtung X-X weiter entfernt vom Brennraum 9 angeordnet ist, als der erste Dichtsitz 4. Der erste Dichtsitz 4 ist als metallischer Dichtsitz ausgebildet und schützt den zweiten Dichtsitz 5 ferner auch im geschlossenen Zustand vor heißen Brennraumgasen. Weiterhin können erfindungsgemäß sowohl der erste Dichtsitz 4 als auch der zweite Dichtsitz 5 individuell und hinsichtlich geforderten Anforderungen optimal ausgelegt werden. Dabei kann der erfindungsgemäße Gasinjektor trotzdem sehr kostengünstig hergestellt werden. According to the invention, a thermal load of the second sealing seat 5 and in particular the elastomeric seal 8 is significantly reduced, since the second sealing seat 5 is arranged in the axial direction XX further away from the combustion chamber 9, as the first sealing seat 4. The first sealing seat 4 is formed as a metallic sealing seat and protects the second sealing seat 5 also in the closed state before hot combustion chamber gases. Furthermore, according to the invention, both the first sealing seat 4 and the second sealing seat 5 can be optimally designed individually and with regard to required requirements. In this case, the gas injector according to the invention can still be produced very inexpensively.
Figur 2 zeigt einen Gasinjektor 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Figure 2 shows a gas injector 1 according to a second embodiment of the invention, wherein the same or functionally identical parts with the same
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Reference numerals are designated as in the first embodiment.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Gasinjektor 1 des zweiten Ausführungsbeispiels zusätzlich noch einen Kühlring 12. Der Kühlring 12 ist zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Zylinderkopf 1 1 angeordnet. Hierbei befindet sich der Kühlkörper 12 jeweils in direktem Kontakt einerseits mit dem Ventilkörper 6 und andererseits mit dem Zylinderkopf 11. Der Ventilkörper 12 ist einem metallischen Material hergestellt und weist eine hohe thermische In contrast to the first exemplary embodiment, the gas injector 1 of the second exemplary embodiment additionally comprises a cooling ring 12. The cooling ring 12 is arranged between the valve body 6 and the cylinder head 11. Here, the heat sink 12 is in each case in direct contact on the one hand with the Valve body 6 and on the other hand with the cylinder head 11. The valve body 12 is made of a metallic material and has a high thermal
Leitfähigkeit auf. Dadurch kann Wärme vom Ventilkörper 6 über den Kühlring 12 unmittelbar in den Zylinderkopf 1 1 übertragen werden. Hierdurch wird insbesondere auch eine Wärmebelastung des zweiten Dichtsitzes 5 reduziert, da die Wärme nach außen zum Zylinderkopf 11 abgeführt werden kann. Conductivity on. As a result, heat from the valve body 6 via the cooling ring 12 can be transmitted directly into the cylinder head 1 1. As a result, in particular, a heat load of the second sealing seat 5 is reduced, since the heat can be dissipated to the outside of the cylinder head 11.
Figur 3 zeigt im Schnitt den Kühlring 12, welcher an einem Außenumfang und einem Innenumfang jeweils ein Zahnprofil 21 , 22 aufweist. Hierdurch ist es möglich dass der Kühlring 12 leicht verformbar ist, so dass insbesondere Durchmessertoleranzen am Zylinderkopf 1 1 und/oder am Ventilkörper 6 ausgeglichen werden können. FIG. 3 shows, in section, the cooling ring 12, which in each case has a tooth profile 21, 22 on an outer circumference and an inner circumference. This makes it possible that the cooling ring 12 is easily deformed, so that in particular diameter tolerances on the cylinder head 1 1 and / or on the valve body 6 can be compensated.
In Figur 4 ist eine Alternative für den Kühlring 12 dargestellt, wobei der in Figur 4 gezeigte Kühlring 12 eine Wellfeder ist, welche sich abwechselnd an den Zylinderkopf 1 1 und den Ventilkörper 6 anlegt. 4 shows an alternative for the cooling ring 12 is shown, wherein the cooling ring 12 shown in Figure 4 is a wave spring, which alternately applies to the cylinder head 1 1 and the valve body 6.
Es sei angemerkt, dass der Kühlring 12, unabhängig von seiner geometrischen Ausgestaltung, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, jeweils in Axialrichtung geschlitzt ist, so dass eine einfachere Montage des Gasinjektors 1 im It should be noted that the cooling ring 12, regardless of its geometric configuration, as shown in Figures 3 and 4, respectively slotted in the axial direction, so that a simpler installation of the gas injector 1 in
Zylinderkopf 11 möglich ist. Cylinder head 11 is possible.

Claims

Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum (6) einer Brennkraftmaschine, umfassend: Gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber (6) of an internal combustion engine, comprising:
ein Ventilschließelement a valve closing element
(2) zum Freigeben und Verschließen einer(2) to release and close one
Durchgangsöffnung Passage opening
(3), (3),
einen ersten Dichtsitz (4) zwischen dem Ventilschließelement (2) und einem Ventilkörper (6), wobei der erste Dichtsitz (4) ein metallischer Dichtsitz mit zwei metallischen Dichtpartnern ist, und a first sealing seat (4) between the valve closing element (2) and a valve body (6), the first sealing seat (4) being a metallic sealing seat with two metallic sealing partners, and
einen zweiten Dichtsitz (5) zwischen dem Ventilschließelement (2) und einem ortsfesten Bauteil (7), wobei der zweite Dichtsitz (5) wenigstens eine Elastomerdichtung (8) als Dichtpartner umfasst, wobei der erste Dichtsitz (4) näher zum Brennraum (9) als der zweite Dichtsitz (5) angeordnet ist. a second sealing seat (5) between the valve closing element (2) and a stationary component (7), the second sealing seat (5) comprising at least one elastomer seal (8) as a sealing partner, the first sealing seat (4) being closer to the combustion chamber (9) is arranged as the second sealing seat (5).
Gasinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Bauteil (7) des zweiten Dichtsitzes (5) ein Führungsbauteil zum Führen des Ventilschließelements (2) ist. Gas injector according to claim 1, characterized in that the stationary component (7) of the second sealing seat (5) is a guide component for guiding the valve closing element (2).
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Durchmesser (D1) am ersten Dichtsitz Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that a first diameter (D1) at the first sealing seat
(4) gleich oder kleiner ist als ein zweiter Durchmesser (D2) am zweiten Dichtsitz (5). (4) is equal to or smaller than a second diameter (D2) on the second sealing seat (5).
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtsitz Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the second sealing seat
(5) ein Flachsitz ist. (5) is a flat seat.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtsitz (4) ein sich verjüngender Dichtsitz, insbesondere ein konischer Dichtsitz, ist. Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the first sealing seat (4) is a tapered sealing seat, in particular a conical sealing seat.
6. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtsitz (4) einen Anschlag für den zweiten Dichtsitz (5) bildet. 6. Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the first sealing seat (4) forms a stop for the second sealing seat (5).
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Kühlring (12), welcher mit dem Ventilkörper (6) verbunden ist und eingerichet ist, in direktem Kontakt mit einem Zylinderkopf (11) zu sein. A gas injector according to any one of the preceding claims, further comprising a cooling ring (12) connected to the valve body (6) and adapted to be in direct contact with a cylinder head (11).
Gasinjektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (12) aus einem metallischen Material hergestellt ist. Gas injector according to claim 7, characterized in that the cooling ring (12) is made of a metallic material.
Gasinjektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (12) an einem Innenumfang und/oder an einem Außenumfang eine Profilierung, insbesondere ein Zahnprofil, aufweist, oder dass der Kühlring (12) eine Wellfeder ist. Gas injector according to claim 7 or 8, characterized in that the cooling ring (12) has a profiling, in particular a toothed profile, on an inner circumference and/or on an outer circumference, or that the cooling ring (12) is a wave spring.
10. Gasinjektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (12) in Axialrichtung (X-X) des Gasinjektors geschlitzt ist. 10. Gas injector according to one of claims 7 to 9, characterized in that the cooling ring (12) is slotted in the axial direction (X-X) of the gas injector.
1 1. Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum (9) und einen 1 1. Internal combustion engine, comprising a combustion chamber (9) and a
Gasinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasinjektor (1) unmittelbar am Brennraum (9) angeordnet ist, um gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum (9) einzublasen. Gas injector (1) according to one of the preceding claims, wherein the gas injector (1) is arranged directly on the combustion chamber (9) in order to blow gaseous fuel directly into the combustion chamber (9).
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